Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tận dụng xỉ than và tro bay tại nhà máy nhiệt điện duyên hải tỉnh trà vinh để sản xuất gạch không nung

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG XỈ THAN VÀ TRO BAY TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DUYÊN HẢI TỈNH TRÀ VINH ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG Học viên: Đoàn Công Chánh Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

ĐOÀN CÔNG CHÁNH

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG XỈ THAN VÀ TRO BAY

TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DUYÊN HẢI TỈNH TRÀ VINH

ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được tác giả nào công

bố trong các công trình nghiên cứu khoa học nào khác

Tác giả Luận văn

HV ĐOÀN CÔNG CHÁNH

MỤC LỤC

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH viii

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG XỈ THAN, TRO BAY TRONG SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG 3 1.1.Giới thiệu tổng quan về gạch không nung 3

1.2.Các đặc trưng cơ lý của gạch không nung 5

1.3.Giới thiệu các loại vật liệu chế tạo gạch không nung tại Trà Vinh 6

1.3.1 Các loại vật liệu sản xuất gạch không nung tại Trà Vinh 6

a) Cát 6

b) Đá mạt 7

c) Xi măng 7

d) Nước 7

1.4 Giới thiệu về nguồn tro xỉ than và tro bay tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh 7

1.5.Các quy trình sản xuất gạch không nung 9

1.5.1 Quy trình làm gạch không nung 9

1.5.2 Dây chuyền công nghệ máy ép gạch không nung 10

1.5.3 Các bước làm gạch không nung 10

1.6.Kết luận chương 1 11

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA GẠCH KHÔNG NUNG 12

2.1 Các tiêu chuẩn, tài liệu có liên quan đến việc xác định các đặc trưng cơ lý của gạch không nung 12

2.1.1 Kích thước và mức sai lệch 12

2.1.2 Yêu cầu ngoại quan 12

2.1.3 Yêu cầu về tính chất cơ lý 13

2.2 Các phương pháp xác định các đặc trưng cơ lý của thành phần cấp phối gạch không nung 13

2.2.1 Xi măng 13

2.2.2 Cát 14

2.2.3 Đá mạt 16

2.2.4 Xỉ than 17

2.2.5 Tro bay 18

2.2.6 Nước 18

2.3 Xác định các đặc trưng cơ lý của các thành phần cấp phối sản xuất gạch không nung bằng các thí nghiệm 19

2.3.1 Thí nghiệm xi măng 19

2.3.2 Thí nghiệm cát 25

2.3.3 Thí nghiệm đá (đá mạt) 30

2.3.4 Thí nghiệm xỉ than 38

2.3.5 Thí nghiệm tro bay 43

2.3.6 Thí nghiệm nước 46

2.4 Kết luận chương 2 46

CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG XỈ THAN VÀ TRO BAY TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 47

3.1 Thiết kế cấp phối để chế tạo mẫu 47

3.1.1 Khối lượng thành phần cấp phối 48

3.1.2 Tạo các mẫu thí nghiệm vật liệu 48

3.2 Tiến hành thí nghiệm mẫu thử 49

3.2.1 Thiết bị thử 49

3.2.2 Chuẩn bị mẫu thử 50

3.2.3 Tiến hành thử 51

3.3 Các kết quả đạt được khi thực hiện thí nghiệm 52

3.3.1 Kết quả thí nghiệm cường độ các cấp phối gạch 52

3.3.2 Kết quả thí nghiệm cường độ cấp phối 0 gạch của Nhà máy Nhật Anh 60

3.3.3 Xác định độ rỗng của gạch không nung theo TCVN 6477: 2016 [5] 61

3.3.4 Xác định độ hút nước của gạch xi măng cốt tiệu theo TCVN 6355 - 4: 2009[15] 63

3.3.5 Xác định khối lượng riêng mẫu gạch 64

3.4 Bình luận kết quả đạt được của thí nghiệm so với các tiêu chuẩn hiện hành 66

3.5 Đánh giá tính hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế và môi trường của gạch không nung 66

3.5.1 Hiệu quả kỹ thuật 66

3.5.2 Hiệu quả kinh tế 67

3.5.3 Hiệu quả môi trường 68

3.6 Kết luận chương 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 72

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG XỈ THAN VÀ TRO BAY TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DUYÊN HẢI TỈNH TRÀ VINH ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Học viên: Đoàn Công Chánh Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08 Khóa:2016-2018, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Hiện tại hầu hết các loại vật liệu sử dụng để sản xuất gạch không nung tại Trà Vinh

chủ yếu từ các loại vật liệu như: cát, đá mạt, xi măng theo công thức kinh nghiệm mà chưa có nghiên cứu đề xuất thành phần thay thế cốt liệu nào khác vào thành phần cấp phối, dẫn đến giá thành cao và độc quyền trong sản xuất Chính vì vậy việc khai thác cát xây dựng không tuân thủ các quy định Pháp luật đã đến mức báo động, không những góp phần làm suy kiệt nguồn tài nguyên cát mà còn là nguyên nhân gây xói lở bờ sông, bờ biển, đất canh tác, ảnh hưởng lớn đến sản xuất và sinh hoạt bình thường của nhân dân Vấn đề cấp thiết đặt ra là: có thể sử dụng nguồn vật liệu nào khác để thay thế cát trong sản xuất gạch không nung? Hiện tại, nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tại Trà Vinh đã và đang hoạt động, hàng năm thải ra môi trường trên một triệu tấn xỉ than và tro bay, nguồn xỉ than và tro bay này nếu không được quy hoạch và cất giữ đúng quy định sẽ là nguyên nhân trực tiếp gây ô nhiễm môi

trường, ảnh hưởng rất rất lớn đến đời sống nhân dân xung quanh Đề tài “Nghiên cứu tận dụng xỉ

than và tro bay tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh để sản xuất gạch không nung” từ

lý thuyết và kết quả thực nghiệm tác giả đề xuất cấp phối tối ưu nhất và đảm bảo về cường độ mong muốn giải quyết vấn đề đặt ra, bằng cách sử dụng bột đá, xỉ than và tro bay sẽ thay thế đáng kể nguồn cát xây dựng đang dần khan hiếm và ảnh hưởng đến môi trường, giải quyết những vấn đề ô nhiễm

môi trường , đồng thời làm giảm giá thành sản phẩm thấp nhất rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Từ khóa - Gạch không nung, xỉ than, tro bay, sản xuất gạch không nung, xỉ than và tro bay

Nhiệt điện Duyên Hải Trà Vinh

STUDY ON UTILIZATION OF COAL SLAG AND FLY ASH AT DUYEN HAI COAL THERMAL POWER PLANT IN TRA VINH PROVINCE TO PRODUCE NON-FIRED BRICKS

Abstract - Nowadays, Most of the materials have been used to produce non-fired bricks in

Tra Vinh which are made from mainly materials such as sand, clay, cement according to the experimental formula, there is not any researches to propose element substitute by other mainly materials, leading to high cost and monopoly in production Therefore, the exploitation of buiding sand does not comply with the law has reached the warning level In addition, it not only contributes

to the depletion of sand resources but also causes erosion of river banks, coastline,farmland It affects the production and normal activities of the people The urgent issue is: what alternative materials can

be used to replace sand in the production of non-fired bricks? At the moment, Duyen Hai coal thermal plant in Tra Vinh has been operating, annually it emits more than 1 million tons of coal slag and fly ash, if the source of coal slag and fly ash can not control and storage follow the regulation will

be a direct cause of environmental pollution, affecting a lot to the life of people around The thesis

“Study on utilization of coal slag and fly ash at Duyen Hai coal thermal power plant in Tra Vinh

province to produce non-fired bricks” From theory and experimental results, the researcher suggests

the optimal gradation and ensures the desired intensity of problem solving by using rock dust, coal slag and fly ash will be considerable substitution of building sand resources that are scarce and affecting the environment, solving environmental problems and reducing product lowest costs that are very useful and valuable for science and reality

Key words - Unbaked brick, coal slag, fly ash, non-fired brick production, coal slag and fly

ash, Duyen Hai coal thermal power plant in Tra Vinh province

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

2.3 Yêu cầu cường độ chịu nén, độ hút nước và độ thấm nước 13 2.4 Các tiêu chuẩn xác định đặc trưng cơ lý của xi măng 14 2.5 Xác định đặc trưng cơ lý của cát dựa vào TCVN 7572:2006 14

2.15 Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng PCB40 Holcim 20 2.16 Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng PCB40

mạt đá 2.29 Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của mạt đá 35 2.30 Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng và độ hút ẩm của mạt

3.7 Kết quả thí nghiệm cường độ nén mẫu gạch R28(cấp phối 0) 60

3.10 Xác định trọng lượng riêng của mẫu gạch 64 3.11 Kết quả thí nghiệm độ rỗng cấp phối 0 gạch của Nhà máy

DANH MỤC HÌNH

Số hiệu

1.6 Nguyên liệu chế tạo gạch không nung thông thường tại Trà

1.7 Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 1 đang hoạt động 7

1.9 Một góc bãi chứa xỉ than Nhiệt điện Duyên Hải Trà Vinh 9

1.11 Sơ đồ máy ép gạch không nung bán tự động 10 2.1 Thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng 21

3.2 Vận chuyển gạch về phòng thí nghiệm dưỡng hộ 49

3.7 Biểu đồ phát triển cường độ của 6 cấp phối gạch theo thời

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, theo lộ trình chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ, đến năm 2020 sẽ thay thế hoàn toàn 100% gạch đất sét nung bằng gạch xây không nung [1] Gạch xây không nung có mặt ở các công trình xây dựng đang trở thành xu hướng tất yếu trong ngành xây dựng Sở dĩ loại vật liệu này được quan tâm nhiều đến thế là vì chúng sẽ dần thay thế các loại gạch nung truyền thống sử dụng đất sét để chế tạo, là nguyên nhân chủ yếu làm cạn kiệt nguồn tài nguyên đất và gây ô nhiễm môi trường trong quá trình chế tạo

Sử dụng gạch không nung góp phần giảm thiểu thời gian chế tạo, giảm hao phí nhân công, giảm ô nhiễm môi trường, giảm hao phí các nguồn tài nguyên liên quan và thân thiện với môi trường

Tuy nhiên, một trong những vật liệu chính để chế tạo gạch xây không nung là cát xây dựng Theo dự báo của Bộ Xây dựng cả nước đến thời điểm 2016, nhu cầu sử dụng cát xây dựng đến năm 2020 khoảng 2,1 tỉ đến 2,3 tỉ m3, trong khi lượng dự trữ hiện tại chỉ đạt 2 tỉ m3Với nhu cầu sử dụng cát như hiện tại, nguồn tài nguyên cát đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong sản xuất vật liệu xây dựng và trong xây dựng dần cạn kiệt, thiếu cát cho xây dựng ngày một trầm trọng cũng như không còn cát sử dụng đến năm 2020[2] Việc khai thác cát xây dựng không tuân thủ các quy định Pháp luật đã đến mức báo động, không những góp phần làm suy kiệt nguồn tài nguyên cát mà còn

là nguyên nhân gây xói lở bờ sông, bờ biển, đất canh tác, ảnh hưởng lớn đến sản xuất

và sinh hoạt bình thường của nhân dân Vấn đề cấp thiết đặt ra là: có thể sử dụng nguồn vật liệu nào khác để thay thế cát trong sản xuất gạch không nung?

Tại một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, trong đó có Trà Vinh, việc sản xuất

đá xây dựng tạo ra số lượng lớn bột đá chưa được khai thác và sử dụng có hiệu quả, qua khảo sát thực tế lượng bột đá (mạt đá) có lẫn đá mi tại các mỏ khai thác đá và các bãi tập kết cung cấp vật tư chưa được tận dụng rất lớn Mặt khác, việc đưa vào vận hành nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tại Trà Vinh (từ 2016 đến 2020) hàng năm thải ra môi trường trên một triệu tấn xỉ than và tro bay, nguồn xỉ than và tro bay này nếu không được quy hoạch và cất giữ đúng quy định sẽ là nguyên nhân trực tiếp gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng rất rất lớn đến đời sống nhân dân xung quanh Theo thống kê Sở của TN&MT Trà Vinh, mỗi năm lượng tro xỉ ra môi trường lên đến 1,6 triệu tấn Còn theo quy định, thời hạn bãi chứa tro, xỉ trong 2,5 năm phải tiến hành xử

lí Nếu vận hành 4 nhà máy nhiệt điện thì lượng tro, xỉ mỗi năm sẽ lên tới 2,8 triệu tấn [3]

Có thể sử dụng xỉ than, tro bay và bột đá trong chế tạo gạch xây không nung? Đề

tài “Nghiên cứu tận dụng xỉ than và tro bay tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh

Trà Vinh để sản xuất gạch không nung” mong muốn giải quyết vấn đề nghiên cứu đã

đặt ra, bằng cách sử dụng bột đá, xỉ than và tro bay sẽ thay thế đáng kể nguồn cát xây dựng đang dần khan hiếm và ảnh hưởng đến môi trường, giải quyết những vấn đề ô nhiễm môi trường do xỉ than, tro bay gây ra rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng thành phần cấp phối và xác định các đặc trưng cơ lí của gạch xi măng không nung sử dụng bột đá, tro bay và xỉ than trong thành phần cấp phối

3 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Gạch xi măng không nung

Phạm vi nghiên cứu:

- Xác định các đặc trưng cơ lí trong phòng thí nghiệm của gạch xi măng không nung sử dụng bột đá, tro bay và xỉ than tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh trong thành phần cấp phối

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập thông tin:

- Nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu, phân tích thực nghiệm

5 Bố cục đề tài

Mở đầu

1 Lý do chọn đề tài

2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lí của gạch không nung sử dụng

xỉ than và tro bay trong thành phần cấp phối

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG XỈ THAN, TRO BAY TRONG SẢN XUẤT

VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1.1 Giới thiệu tổng quan về gạch không nung

Gạch không nung là loại gạch xây đang được ưu tiên sử dụng phổ biến trong ngành xây dựng hiện nay Sau khi được tạo hình thì có khả năng tự đóng rắn đạt các chỉ số cường độ nén, uốn, độ hút nước, v.v đúng tiêu chuẩn mà không cần nung qua nhiệt độ

Quá trình sản xuất gạch không nung ít sinh ra chất gây ô nhiễm, hầu như không tạo ra chất phế thải hoặc chất thải độc hại Năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất gạch không nung chiếm một phần nhỏ so với quá trình sản xuất các vật liệu khác Gạch không nung bảo vệ ngôi nhà của bạn thông qua tính năng làm giảm sự tác động của môi trường bên ngoài, giúp tiết kiệm năng lượng trong việc làm mát cho công trình

Ngoài ra, một trong những ưu điểm lớn của gạch không nung là nó có thể làm giảm khả năng tác động của nhiệt độ bên ngoài và làm tăng hiệu quả sử dụng năng lượng bên trong của tòa nhà

Sản phẩm gạch không nung có nhiều chủng loại trên một loại gạch để có thể sử dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ đến các công trình kiến trúc cao tầng, giá thành phù hợp với từng công trình Có nhiều loại dùng để xây tường, lát nền, kè đê

và trang trí

Trong thực tế, trừ một số loại gạch không nung tự nhiên như gạch đá ong, gạch

đất hóa đá là thuần túy không sử dụng bất cứ một tỷ lệ vật liệu nào qua nung Các loại gạch nếu như không nung chủ đạo thì trên thực tế là vẫn sử dụng một phần vật liệu đã qua nung để làm vật liệu về liên kết Riêng đối với gạch bê tông khí chưng áp vẫn dùng than hoặc điện để đốt lò hơi đóng rắn sản phẩm, nhưng mức độ tiêu hao về năng lượng thấp hơn so với gạch đất sét nung

Gạch Papanh, gạch Bi: dùng dưới 8% xi măng hoặc vôi là thành phần chất liên kết, gạch có cường độ thấp từ 30 – 40 kg/cm2 chủ yếu dùng vào các loại tường ít chịu lực

Gạch xi măng cốt liệu (block bê tông): dùng từ 8% đến 10% xi măng là thành phần chất liên kết, loại này thường có cường độ chịu lực tốt, nhưng khối lượng thể tích lớn (1800 - 1900 kg/m3 ) tùy vào loại có lỗ hay không có lỗ

Gạch bê tông khí chưng áp: sử dụng vôi + xi măng và đóng rắn bằng lò chưng áp Gạch bê tông bọt (gạch nhẹ): dùng trên 20% xi măng là thành phần chất liên kết Theo như quyết định của chính phủ và các văn bản pháp quy của bộ xây dựng thì gạch không nung đã được phân chia thành các nhóm sản phẩm chủ đạo như sau:

Gạch xi măng cốt liệu (Xmcl): chiếm khoảng 75% tổng lượng gạch không nung Gạch khác (đá ong, đất hóa đá,v.v.): chiếm 5%

Gạch bê tông bọt (gạch nhẹ): chiếm 5%

Về bản chất của sự liên kết tạo hình thì gạch không nung khác hẳn với gạch đất

nung Quá trình sử dụng gạch không nung, do các phản ứng hóa đá của nó ở trong hỗn

hợp tạo gạch sẽ làm tăng độ bề theo thời gian Độ bền, độ rắn của viên gạch không nung còn tốt hơn cả gạch đất sét nung đỏ và đã được kiểm chứng ở tất cả các nước trên thế giới như: Đức , Mỹ, Nhật bản, Trung Quốc, v.v

Gạch không nung ở Việt Nam đôi khi còn được gọi là gạch bê tông Tuy nhiên với cách gọi này lại không phản ánh được đầy đủ khái niệm về gạch không nung Được biết, gạch nung có khoảng từ 70 tới 100 tiêu chuẩn quốc tế, cùng với kích thước tiêu chuẩn khác nhau Ở Việt Nam, gạch này thường hay có kích thước phổ biến

là 210x100x60mm, gạch không nung thì có tới 300 tiêu chuẩn quốc tế khác nhau cùng với kích cỡ viên gạch cũng thực sự khác nhau, cường độ chịu nén của viên gạch không nung có thể đạt tối đa là 35MPa

Sản phẩm gạch không nung có rất nhiều chủng loại ở trên một loại gạch để có thể

sử dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ cho tới các công trình kiến trúc cao tầng, giá thành cũng phù hợp với từng công trình Có rất nhiều loại dùng để xây tường,

kè đê, trang trí, lát nền…Hiện nay, gạch không nung đã khẳng định được chỗ đứng vững chắc ở trong các công trình, nó đang dần trở nên phổ biến hơn và đã được ưu tiên phát triển

Có rất nhiều các công trình sử dụng loại gạch không nung này, từ công trình nhỏ

lẻ cho tới các công trình dân dụng, đình chùa, sân gôn, nhà hàng, cao ốc và các khu nghỉ dưỡng…

Một số công trình điển hình như: Keangnam Hà Nội Landmard Tower (đường Phạm Hùng, Hà Nội), Khách sạn Horinson (Hà Nội), Habico Tower (đường Phạm Văn Đồng, Hà Nội), Sông Giá resort (Hải Phòng), Sân vận động Mỹ Đình (Hà Nội), Hà Nội Hotel Plaza (đường Trần Duy Hưng, Hà Nội), Làng Việt Kiều châu Âu (Hà Đông, Hà Nội), v.v

Hiện tại một số Công ty tại Trà Vinh đã đầu tư dây chuyền sản xuất gạch không nung gồm gạch blóck bê tông xây tường với công suất trên 5.000 viên/ngày và dây chuyền sản xuất gạch Terazzo sân đường với công suất trên 2.000 viên/ngày

Với đặc thù là địa phương có nhiều nhà máy nhiệt điện, chủ trương của tỉnh Trà Vinh đang kêu gọi các nhà đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất vật liệu xây không nung

sử dụng nguồn nguyên liệu xỉ than và tro bay

Cũng theo quy hoạch sản xuất vật liệu của tỉnh Trà Vinh, dự kiến đến năm 2020 nhu cầu sử dụng gạch không nung trên địa bàn tỉnh này khoảng 230 triệu viên/năm [4]

“Chủ trương của tỉnh Trà Vinh sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp trong

và ngoài tỉnh vào đầu tư xây nhà máy sản xuất vật liệu xây không nung sử dụng xỉ than và tro bay làm nguyên liệu để sản xuất

Hình 1.1 Gạch Papanh Hình 1.2 Gạch Block bê tông

Hình 1.3 Gạch bê tông chưng áp Hình 1.4 Gạch bê tông bọt

1.2 Các đặc trưng cơ lý của gạch không nung

1.2.1 Độ ngậm nước và khả năng chống thấm nước của gạch xi măng cốt liệu

Độ ngậm nước của gạch xi măng cốt liệu rất thấp, đạt dưới 14% trong khi gạch đất sét nung có thể ngậm nước từ 14% đến 18%

Khả năng chống thấm nước của gạch xi măng cốt liệu được phân tích như sau:

Đá mạt hoàn toàn không ngấm nước nhưng nếu hạt đá có kích cỡ lớn, ít bột, ít xi măng liên kết và sản xuất bằng công nghệ thấp thì cốt liệu trong viên gạch có thể có nhiều lỗ rỗng thông nhau Khi đó gạch sẽ thấm nước nhanh và ngấm nhiều

Ngược lại, nếu vật liệu đầu vào được lựa chọn kỹ, sản xuất bằng công nghệ cao thì có thể tạo ra độ kín, khít của cốt liệu Khi sản xuất bằng công nghệ cao, cốt liệu sẽ được rung ép tốt, tạo ra độ kín, khít và không có lỗ thông nhau, viên gạch sẽ đạt độ chống thấm tốt

Khả năng chống thấm là tiêu chí căn bản để phân biệt gạch xi măng côt liệu với gạch Bi, gạch Papanh Gạch có khả năng chống thấm tốt sẽ đảm bảo cường độ, độ bền tường xây và hạn chế tối đa khả năng nấm mốc, bong sơn, nứt dăm hoặc bục lớp vữa trát

1.2.2 Khối lượng thể tích của gạch xi măng cốt liệu

Do có cốt liệu chính là mạt đá, nên gạch xi măng cốt liệu có khối lượng thể tích

đặc khoảng 2.050kg/m3

Công nghệ sản xuất hiện đại đã cho ra thị trường các loại gạch xi măng cốt liệu

có lỗ rỗng lớn, thành vách mỏng Tỷ lệ rỗng của gạch xi măng cốt liệu có thể đạt từ 35% đến 50% tùy vào từng mẫu gạch, nên gạch xi măng cốt liệu lỗ rỗng có khối lượng thể tích đạt chỉ từ 1.050kg/m3 đến 1.365kg/m3 Khối lượng thể tích của gạch xi măng cốt liệu hoàn toàn phù hợp với các công trình xây dựng, kể cả nhà cao tầng

1.2.3 Cường độ của gạch xi măng cốt liệu

Cường độ chịu lực của gạch xi măng cốt liệu rất cao nên không gặp rủi ro với bất kỳ loại vữa nào: Nguyên lý căn bản là mác gạch phải lớn hơn mác vữa thì bức tường xây mới an toàn Nếu gạch yếu, vữa khỏe thì khi thời tiết thay đổi (độ ẩm, nhiệt

độ thay đổi), độ co khô của vữa lớn có thể gây ra một số hậu quả như bong tách lớp vữa, nứt

Hình 1.5 Một số loại gạch không nung

1.3 Giới thiệu các loại vật liệu chế tạo gạch không nung tại Trà Vinh

1.3.1 Các loại vật liệu sản xuất gạch không nung tại Trà Vinh

Những nguyên liệu thích hợp cho việc sản xuất vật liệu không nung đó là: xi măng, cát, mạt đá, chất thải công nghiệp (xỉ than, tro bay), chất thải xây dựng, v.v

từ công nghiệp nghiền đá, v.v Nhưng nguyên liệu cát phải đáp ứng được các yêu cầu

kỹ thuật như sau: cát sử dụng là cát thô và kích thước hạt tương đối đồng nhất, hạt nhỏ hơn 0.75mm

b) Đá mạt

Là nguyên liệu chính để sản xuất gạch không nung, có kích thước từ 1-5mm được được vận chuyển về từ các vùng lân cận như: Đồng Nai, Vũng Tàu, An Giang v.v

c) Xi măng

Là thành phần chính để kết dính các nguyên liệu phối trộn, Xi măng trộn cùng nước sẽ cho ra loại cốt liệu có độ dẻo và độ sụt của vữa cốt liệu, dễ dàng tạo thành hình khối khi dập mẫu gạch Nguồn xi măng chủ yếu để sản xuất gạch không nung tại Trà Vinh là được vận chuyển về từ các nhà máy Xi măng Cần Thơ, Xi măng Holcim

v.v

d) Nước

Nước sử dụng cho vữa cốt liệu là nước sinh hoạt để hóa hợp với xi măng làm cho hổn hợp có độ dẻo cần thiết khi tạo hình viên gạch Nước sản xuất chủ yếu được lấy từ nước sông, nước ghiếng không lẫn tạp chất , không nhiễm mặn hoặc lấy trực tiếp từ nhà máy cấp nước tại Trà vinh

1.4 Giới thiệu về nguồn tro xỉ than và tro bay tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh

Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh có công suất thiết kế là 4.350 MW gồm 03 nhà máy, nhiên liệu vận hành là than đá; hiện tại Nhà máy Duyên Hải 1 đã xây dựng xong, phát điện vào lưới điện quốc gia công suất 1.000 MW; còn lại 02 nhà máy Duyên Hải 2 và Duyên Hải 3 đang xây dựng đến năm 2018 hoàn thành

Hình 1.7 Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 đang hoạt động

Thời điểm hiện nay mỗi ngày Nhà máy nhiệt điệt Duyên Hải 1 thải ra 3.600 tấn

xỉ than; đến sau năm 2018 Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải xây dựng hoàn chỉnh sẽ thải

ra 12.000 tấn/ngày (trong đó bao gồm 80- 85% là tro bay; còn lại là than xỉ)

Để tận dụng chất thải từ các nhà máy, ngày 23 tháng 9 năm 2014 Thử tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 1696/QĐ-TTg về một số giải pháp thực hiện xử

lý tro bay, xỉ than của các nhà máy nhiệt điện, nhà máy hóa chất phân bón để làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng; ngày 28 tháng 11 năm 2012, Bộ Xây dựng đã ban hành Thông tư số 09/2012/TT-BXD về việc Quy định sử dụng vật liệu xây không nung cho các công trình xây dựng

Hình 1.8 Một góc Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1

Tro xỉ là chất thải của các nhà máy nhiệt điện đốt than, tuy nhiên nó lại là nguyên liệu quý trong ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng bởi các thành phân hóa học nòng cốt tạo nên clinker và cả xi măng Tro bay nếu đạt yêu cầu dùng làm phụ gia cho việc sản xuất xi măng sẽ chiếm 5-30% nguyên liệu, làm giảm chi phí sản xuất xi măng Bê tông dùng tro bay để thay thế khoảng 30% xi măng sẽ làm giảm đáng kể lượng xi măng và làm tăng đáng kể tính bền chắc của công trình

Ngoài ra, tro xỉ còn được sử dụng để làm chất liên kết gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, làm tấm trần, tường thạch cao, gốm sứ rất hiệu quả với tổng mức tiêu thụ có thể lên đến hàng chục triệu tấn/năm

Nhiều nước như Hoa Kỳ, Ấn Độ đã tái chế tro xỉ thành nguyên liệu phối trộn để sản xuất xi-măng, vật liệu san lấp, gia cố nền đường, bê-tông, và gạch không nung Đặc biệt, việc sản xuất gạch không nung không những bảo vệ môi trường mà còn tiết kiệm năng lượng đến hơn 85% so với việc sản xuất gạch nung truyền thống từ đất sét

Từ các vấn đề nêu trên, nội dung luận văn này của Học viên là nghiên cứu bằng

thực nghiệm và kết hợp lý thuyết tính toán bằng số liệu cụ thể để: “Nghiên cứu tận

dụng xỉ than và tro bay tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh để sản xuất gạch không nung” Từ kết quả tính toán, học viên đề xuất, kiến nghị áp dụng vào thực

tế nhằm tiêu thụ chất thải xỉ than và tro bay của nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh, nhằm giảm tải bãi chứa xỉ than, tro bay (80ha) đang dần lấp đầy và có nguy tràn ra bên ngoài gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường xung quanh và lân cận

Hình 1.9 Một góc bãi chứa xỉ than Nhiệt điện Duyên Hải Trà Vinh

1.5 Các quy trình sản xuất gạch không nung

1.5.1 Quy trình làm gạch không nung

Hình 1.10 Quy trình sản xuất gạch không nung

1.5.2 Dây chuyền công nghệ máy ép gạch không nung

Hình 1.11 Sơ đồ máy ép gạch không nung bán tự động

1.5.3 Các bước làm gạch không nung

Bước 1: Cấp nguyên liệu: gồm các phễu chứa liệu, băng tải liệu, cân định lượng,

bộ phận cài dặt phối liệu Sau khi nguyên liệu được cấp đầy vào các phiễu (bằng máy xúc lật), nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn

Bước 2: Máy trộn nguyên liệu: Mạt đá (cốt liệu), nước và xi măng được đưa vào máy trộn tự động theo quy định cấp phối Sau đó, hỗn hợp nguyên liệu được trộn ngấu đều theo thời gian Hỗn hợp sau phối trộn được đưa vào ngăn phân chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình (hay máy ép tạo block nhờ hệ thống băng tải

Bước 3: Khu vực chứa khay (palet) cấp palet làm đế đỡ phía dưới trong quá trình

ép và chuyển gạch thành phẩm ra khỏi dây chuyền Khay (palet) này có thể làm bằng nhựa tổng hợp hoặc tre - gỗ ép; trong quá trình làm việc chịu lực nén, rung động lớn Bước 4: Máy ép tự động tạo hình: Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ chế ép kết hợp với rung tạo ra lực rung ép rất lớn để hình thành lên các viên gạch block đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định Cùng với việc phối trộn nguyên liệu, bộ phận tạo hình nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo khuôn mẫu

Bước 5: Tự động ép mặt - Máy cấp mầu: Đây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho gạch tự chèn chỉ cần thiết khi sản xuất gạch tự chèn, gạch trang trí có màu sắc

Bước 6: Chuyển gạch: Máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch vào vị trí định trước một cách tự động Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất ra để dưỡng hộ hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất

Gạch được dưỡng hộ sơ bộ khoảng 1 - 1,5 ngày trong nhà xưởng có mái che, sau

đó chuyển ra khu vực kho bãi thành phẩm tiếp tục dưỡng hộ một thời gian (từ 10 đến

28 ngày tùy theo yêu cầu) và đóng gói, dán nhãn mác xuất xưởng

1.6 Kết luận chương 1

Qua nội dung nghiên cứu tổng quan về gạch không nung, xét thấy việc nghiên cứu tận dụng xỉ than, tro bay trong sản xuất vật liệu xây dựng nêu trên là rất cần thiết Chính vì vậy, việc tận dụng phế phẩm xỉ than và tro bay tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải Trà Vinh để sản xuất gạch không nung nhằm tìm ra giải pháp căn cơ trước mắt và bền vững không làm ảnh hưởng môi trường, diện tích đất nông nghiệp đồng thời tạo ra nguồn sản phẩm có tính năng vượt trội so với hiện tại bằng cách cải thiện một số chỉ tiêu cơ lí, thành phần cấp phối so với gạch không nung đang sản xuất tại Trà Vinh chưa có giải pháp tối ưu khác

Để thực hiện tốt mục tiêu này, đòi hỏi phải nghiên cứu sâu, đề xuất cơ sở lý thuyết tính toán cũng như quy trình thử nghiệm tìm ra phương pháp hiệu quả Để có cơ

sở đó tác giả cần xác định các đặc trưng cơ lí cơ bản của vật liệu chế tạo gạch không

nung ở Chương 2

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG

CƠ LÍ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA GẠCH

KHÔNG NUNG

Thành phần cấp phối trong gạch không nung ngày càng khan hiếm một số vật liệu chính khai thác từ thiên nhiên Chính vì vậy việc thay thế phế phẩm làm nguyên liệu phối trộn là việc rất cần thiết Tuy nhiên việc thay thế đó phải hợp lý về mặt khoa học và thực tiễn đúng với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành

2.1 Các tiêu chuẩn, tài liệu có liên quan đến việc xác định các đặc trưng cơ

lý của gạch không nung

Gạch xi măng cốt liệu phù hợp với TCVN 6477:2016 (Gạch bê tông)

Chiều

cao, h

Mức sai lệch cho phép

Chiều dày thành ở vị trí

nhỏ nhất, t, không nhỏ hơn

Gạch block sản xuất theo công nghệ rung ép

Gạch ống sản xuất theo côngnghệ ép tĩnh

2.1.2 Yêu cầu ngoại quan

- Màu sắc của gạch trang trí trong cùng một lô phải đồng đều

- Khuyết tật ngoại quan cho phép quy định tại Bảng 2.2

Bảng 2.2 - Khuyết tật ngoại quan cho phép

Gạch thường Gạch trang trí

Độ cong vênh trên bề mặt viên gạch, mm,

Số vết sứt vỡ các góc cạnh sâu từ (5 ÷ 10)

Vết nứt vỡ sâu hơn 10mm, dài hơn 15 mm Không cho phép

lớn hơn

- Độ rỗng viên gạch không lớn hơn 65%

2.1.3 Yêu cầu về tính chất cơ lý

Cường độ chịu nén, khối lượng, độ hút nước và độ thấm nước của viên gạch bê tông như quy định trong Bảng 2.3

Bảng 2.3 Yêu cầu cường độ chịu nén, độ hút nước và độ thấm nước

Mác

gạch

Cường độ chịu nén, MPa Khối

lượng viên gạch, kg, không lớn hơn

Độ hút nước,

% khối lượng, không lớn hơn

Độ thấm nước, L/m2.h, không lớn hơn Trung bình

cho ba mẫu

thử,không

nhỏ hơn

Nhỏ nhất cho một mẫu thử

Gạch xây không trát

Bảng 2.4 Các tiêu chuẩn xác định đặc trưng cơ lý của xi măng

TT Các chỉ tiêu kỹ thuật Yêu cầu Phương pháp thử

Thời gian đông kết, phút

Bắt đầu, không nhỏ hơn

Kết thúc, không lớn hơn

45

420

TCVN 6017:1995

3 Độ mịn, xác định theo

- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0,09

mm, %, không lớn hơn

- Bề mặt riêng, xác định theo phương pháp

Blaine, cm2/g, không lớn hơn

10

2800

TCVN 4030:2003

4 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương

pháp Le Chatelier, mm, không lớn hơn 10 TCVN 6017:1995

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3),

Bảng 2.5 Xác định các đặc trưng cơ lý của cát dựa vào TCVN 7572:2006

TT Các chỉ tiêu Yêu cầu kỹ thuật Phương pháp thử

1 Xác định khối lượng riêng, độ hút nước

5 Khối lượng hạt có kích thước lớn hơn

5mm, % khối lượng, không lớn hơn 5 TCVN 7572-2:2006

- Cát mịn được sử dụng chế tạo bê tông phải thỏa mãn yêu cầu sau:

+ Cát có môđun độ lớn từ 0,7 đến 1 (thành phần hạt như Bảng 2.5) có thể được sử dụng chế tạo bê tông cấp thấp hơn B15;

+ Cát có môđun độ lớn từ 1 đến 2 (thành phần hạt như Bảng 2.5) có thể được sử dụng chế tạo bê tông cấp từ B15 đến B25

- Cát dùng chế tạo vữa không được lẫn quá 5 % khối lượng các hạt có kích thước lớn hơn 5 mm

- Hàm lượng các tạp chất (sét cục và các tạp chất dạng cục; bùn, bụi và sét) trong cát được quy định trong Bảng 2.6

- Tạp chất hữu cơ trong cát khi xác định theo phương pháp so màu, không được thẫm hơn màu chuẩn Cát không thoả mãn điều này có thể được sử dụng nếu kết quả thí nghiệm kiểm chứng trong bê tông cho thấy lượng tạp chất hữu cơ này không làm giảm tính chất cơ lý yêu cầu đối với bê tông

Bảng 2.6: Hàm lượng các tạp chất trong cát

Tạp chất

Hàm lượng tạp chất, % khối lượng, không lớn hơn

Bê tông cấp cao hơn B30

Bảng 2.7: Hàm lượng ion Cl - trong cát

Loại bê tông Hàm lượng ion Cl - , % khối lượng,

không lớn hơn

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt

thép và bê tông cốt thép và vữa thông

thường

0,05

Chú thích: Cát có hàm lượng ion Cl- lớn hơn các giá trị quy định ở bảng 10 có thể được sử dụng nếu tổng hàm lượng ion Cl- trong 1 m3 bê tông từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo, không vượt quá 0,6 kg

Cát được sử dụng khi khả năng phản ứng kiềm  silic của cát kiểm tra theo phương pháp hoá học (TCVN 7572-14:2006) phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại Khi khả năng phản ứng kiềm - silic của cốt liệu kiểm tra nằm trong vùng có khả năng gây hại thì cần thí nghiệm kiểm tra bổ sung theo phương pháp thanh vữa (TCVN

7572-14:2006) để đảm bảo chắc chắn vô hại Cát được coi là không có khả năng xảy

ra phản ứng kiềm – silic nếu biến dạng () ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0,1%

+ Bột đá có môđun độ lớn từ 1 đến 2 (thành phần hạt như Bảng 2.8) có thể được sử dụng chế tạo bê tông cấp từ B15 đến B25

- Bột đá dùng chế tạo vữa không được lẫn quá 5 % khối lượng các hạt có kích thước lớn hơn 5 mm

- Hàm lượng các tạp chất (sét cục và các tạp chất dạng cục; bùn, bụi và sét) trong cát được quy định trong Bảng 2.9

- Tạp chất hữu cơ trong bột đá khi xác định theo phương pháp so màu, không được thẫm hơn màu chuẩn Bột đá không thoả mãn điều này có thể được sử dụng nếu kết quả thí nghiệm kiểm chứng trong bê tông cho thấy lượng tạp chất hữu cơ này

không làm giảm tính chất cơ lý yêu cầu đối với bê tông

Bảng 2.9: Hàm lượng các tạp chất trong mạt đá

Tạp chất

Hàm lượng tạp chất, % khối lượng, không lớn hơn

Bê tông cấp cao hơn B30

- Hàm lượng clorua trong bột đá,tính theo ion Cl- tan trong axit, quy định trong bảng 2.10

Bảng 2.10: Hàm lượng ion Cl - trong bột đá

Loại bê tông Hàm lượng ion Cl - , % khối lượng,

không lớn hơn

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông

cốt thép và bê tông cốt thép và vữa thông

thường

0,05

Chú thích:Bột đá có hàm lượng ion Cl- lớn hơn các giá trị quy định ở bảng 2.10 có thể được sử dụng nếu tổng hàm lượng ion Cl- trong 1 m3 bê tông từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo, không vượt quá 0,6 kg

- Bột đáđược sử dụng khi khả năng phản ứng kiềm  silic của cát kiểm tra theo phương pháp hoá học (TCVN 7572-14:2006)phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại Khi khả năng phản ứng kiềm - silic của cốt liệu kiểm tra nằm trong vùng có khả năng gây hại thì cần thí nghiệm kiểm tra bổ sung theo phương pháp thanh vữa (TCVN 7572-14:2006) để đảm bảo chắc chắn vô hại Bột đá được coi là không có khả năng xảy ra phản ứng kiềm – silic nếu biến dạng () ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0,1%

2.2.4 Xỉ than

Xỉ than dùng để thay thế một phần bột đá trong cấp phối có chất lượng phù hợp với TCVN 7572:2006

Bảng 2.11 Xác định các đặc trưng cơ li của xỉ than dựa vào TCVN 7572 : 2006

TT Các chỉ tiêu kỹ thuật Yêu câu Phương pháp thử

1 Xác định khối lượng riêng, độ hút

2 Xác định thể tích xốp của xỉ than TCVN 7572-6:2006

Khối lượng hạt có kích thước lớn

hơn 5mm, % khối lượng, không lớn

hơn

2.2.5 Tro bay

Bảng 2.12 Các chỉ tiêu cơ - lý - hóa của tro bay

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị

4 Độ mịn (lượng sót trên sàng 0.08) TCVN 4030: 2003 %

+ Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ

+ Lượng tạp chất hữu cơ không lớn hơn 15 mg/l

+ Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5

+ Không có màu khi dùng cho bê tông và vữa trang trí

+ Theo mục đích sử dụng, hàm lượng muối hoà tan, lượng ion sunfat, lượng ion clo và cặn không tan không được lớn hơn các giá trị qui định trong bảng 2.13

Bảng 2.13: Hàm lượng tối đa cho phép của muối hoà tan, ion sunfat, ion clo và cặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa

Đơn vị tính bằng mg/l

Mục đích sử dụng

Mức cho phép Muối

hòa tan

Ion sunfat (SO 4 -2 )

Ion Clo (Cl - )

Cặn không tan

1 Nước trộn bê tông và nước trộn vữa

3) Trong trường hợp nước dùng để trộn vữa xây, trát các kết cấu có yêu cầu trang trí bề mặt hoặc ở phần kết cấu thường xuyên tiếp xúc ẩm thì hàm lượng ion clo khống chế không quá 1200 mg/l

+ Khi nước được sử dụng cùng với cốt liệu có khả năng gây phản ứng kiềm - silíc, tổng hàm lượng ion natri và kali không được lớn hơn 1000 mg/l

+ Nước không được chứa các tạp chất với liều lượng làm thay đổi thời gian đông kết của hồ xi măng hoặc làm giảm cường độ nén của bê tông và thỏa mãn các yêu cầu

ở bảng 2.14 khi so sánh với mẫu đối chứng

Bảng 2.14: Giới hạn cho phép về thời gian ninh kết và cường độ chịu nén của hồ

xi măng và bê tông

Thời gian đông kết của xi măng phải đảm

bảo

- Bắt đầu, giờ

- Kết thúc, giờ

Không nhỏ hơn 1 Không lớn hơn 12

Cường độ chịu nén của vữa tại tuổi 28

Chú thích:

1 Mẫu đối chứng sử dụng nước uống được tiến hành song song và dùng cùng loại

xi măng với mẫu thử

2 Thời gian đông kết của xi măng được xác định ít nhất 2 lần theo TCVN 6017:2015[9]

3 Việc xác định cường độ chịu nén của vữa (Thử bằng vữa xi măng dùng để sản xuất bê tông) được thực hiện theo TCVN 6016:2015[10]

2.3 Xác định các đặc trưng cơ lý của các thành phần cấp phối sản xuất gạch không nung bằng các thí nghiệm

2.3.1 Thí nghiệm xi măng

2.3.1.1 Xác định độ mịn theo TCVN 4030:2003

Nguyên tắc thí nghiệm: Độ mịn của xi măng đuợc xác định theo phương pháp sàng xi măng bằng sàng tiêu chuẩn Độ mịn là tỷ lệ phần trăm của lượng xi măng còn lại trên sàng so với lượng xi măng sàng

Tiến hành thí nghiệm: Cân khoảng 10g xi măng, chính xác đến 0,01g và cho xi măng vào sàng qua sàng có kích thuớc lỗ sàng 0,09mm Tiến hành sàng với chuyển động xoay tròn, dạng hành tinh và lắc ngang cho đến khi không còn xi măng lọt qua sàng Cân lượng xi măng sót trên sàng Độ mịn là tỷ lệ phần trăm của lượng xi măng còn lại trên sàng và lượng vật liệu lúc đầu cho vào sàng Chính xác đến 0,1 % Tiến hành thí nghiệm trên 2 mẫu, lấy trung bình

Bảng 2.15: Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng PCB40 Holcim

Ký hiệu

mẫu

KL mẫu ban đầu (g)

KL mẫu trên sàng 0.09mm (g)

Độ mịn (%)

Trung bình (%)

1,20 ≤ 10

2.3.1.2 Xác định khối lượng riêng theo TCVN 4030:2003

Dùng bình khối lượng riêng để xác định khối lượng riêng của xi măng Sử dụng chất lỏng không phản ứng với xi măng để xác định khối lượng riêng Lượng xi măng dùng phụ thuộc vào thiết bị, giá trị p được xác định chính xác đến 0,01 g/cm3 Kiểm tra xác nhận độ chính xác này bằng phép xác định lặp lại Khối lượng riêng là giá trị trung bình của hai lần xác định, chính xác đến 0,01 g/cm3

Cân 65 g mẫu thử, chính xác đến 0,01 g, dùng thìa nhỏ xúc xi măng và đổ từ từ qua phễu vào bình, dầu trong bình dâng lên đến một vạch nào đó của phần chia độ phía trên

Bỏ bình ra khỏi bể ổn nhiệt, và xoay lắc bình trong khoảng 10 phút sao cho không khí trong xi măng thoát hết ra ngoài Đặt bình trở lại bể ổn nhiệt trong khoảng

10 phút để nhiệt độ của bình cân bằng nhiệt độ của bể ổn nhiệt Ghi lại mực chất lỏng trong bình (Vd)

Tiến hành 2 phép xác định theo qui trình trên

Hình 2.1 Thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng Bảng 2.16: Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng PCB40 Holcim

Ký hiệu

mẫu

KL mẫu ban đầu (g)

Thể tích dầu hỏa chiếm chỗ (g)

Khối lượng riêng (g/cm 3 )

Trung bình (g/cm 3 )

3,12

2.3.1.3 Xác định độ dẻo thời gian đông kết theo TCVN 6017:2015

Nguyên tắc thí nghiệm: Thời gian đông kết được xác định bằng cách quan sát độ lún sâu của một kim chuẩn vào hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn cho đến khi nó đạt được giá trị quy định

Hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn là khi nó đạt khả năng cần thiết cản lại sự lún của một kim chuẩn

Tiến hành thí nghiệm: Các bước tiến hành thí nghiệm được nêu cụ thể trong TCVN 6017:2015 Có thể tóm tắt lại như sau: Trước hết, trộn hồ xi măng với các lượng nước khác nhau để xác định lượng nước tiêu chuẩn Sau đó, thử thời gian bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết trên hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn bằng dụng cụ Vicat với các kim thích hợp

Hình 2.2 Trộn hồ xi măng Hình 2.3 Thử nghiệm độ mịn và độ dẻo Lượng nước tiêu chuẩn: 26,4%

Bảng 2.17: Kết quả thí nghiệm độ dẻo thời gian đông kết xi măng PCB40 Holcim

STT Độ dẻo tiêu chuẩn(%)

Thời gian đông kết (phút)

Ghi chú Bắt đầu Kết thúc

* Vữa được trộn bằng máy và lèn chặt trong một khuôn nhờ sử dụng máy dằn

* Các mẫu trong khuôn được bảo dưỡng nơi không khí ẩm 24 giờ và sau đó các mẫu được tháo khuôn rồi được ngâm ngập trong nước đến khi đem ra thử độ bền

* Đến độ tuổi yêu cầu, mẫu được vớt ra khói nơi bảo dưỡng, sau khi thử uốn mẫu bị bẻ gãy thành hai nửa và mỗi nửa mẫu gãy được dùng để thử độ bền nén

Hình 2.4 Tạo mẫu vữa xi măng Hình 2.5 Bảo dưỡng mẫu Bảng 2.18: Kết quả thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng 3 ngày tuổi

STT

Kích thước tấm ép (mm) Diện tích

tấm ép (mm 2 )

Lực nén lớn nhất (N)

Cường độ chịu nén R 3

(MPa) Chiều

dài

Chiều rộng

Từng viên Trung bình

Hình 2.6 Nén mẫu vữa Bảng 2.19: Kết quả thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng 28 ngày tuổi

STT

Kích thước tấm ép (mm) Diện tích

tấm ép (mm 2 )

Lực nén lớn nhất (N)

Cường độ chịu nén R 28

(MPa) Chiều

dài

Chiều rộng

Từng viên Trung bình

* Cân lượng sót trên từng sàng, chính xác đến 1g

Hình 2.7 Sàng cát Bảng 2.20: Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát

Phần trăm khối lượng tích lũy trên

Phần trăm khối lượng lọt sang

+ Kí hiệu trên biểu đồ:

- Miền tiêu chuẩn

- Đường biểu diễn TPH cát

Nhận xét: Nhìn vào biểu đồ thành phần hạt của cát nhận thấy cát hạt min nằm trong miền 2 là miền tiêu chuẩn phù hợp với mô đun độ lớn theo TCVN 7572-2:2006

2.3.2.2 Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét của cát theo TCVN 7572-8:2006

Nguyên tắc thí nghiệm: Sử dụng phương pháp gạn rửa để xác định hàm lượng

bụi, bùn, sét trong cốt liệu nhỏ

Tiến hành thí nghiệm:

* Cân 1000g mẫu sau khi đã được sấy khô, cho vào thùng rồi đổ nước sạch vào cho tới khi chiều cao lớp nước nằm trên mẫu khoảng 200mm, ngâm trong 2 giờ, thỉnh

thoảng lại khuấy đều một lần Cuối cùng khuấy mạnh một lần nữa rồi để yên trong 2 phút, sau đó gạn nước đục ra và chỉ để lại trên mẫu một lớp nước khoảng 30mm Tiếp tục đổ nước sạch vào và rửa mẫu theo quy trình trên cho đến khi nước gạn ra không còn vẩn đục nữa

* Sau khi rửa xong, sấy mẫu đến khối lượng không đổi và cân mẫu Hàm lượng bụi, bùn, sét (%) chứa trong cốt liệu được tính theo công thức:

là trung bình cộng của hai lần thử

Bảng 2.21: Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của cát

1,04

2.3.2.3 Xác định khối lượng thể tích xốp của cát theo TCVN 7572-6:2006

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng thể tích xốp và độ hổng của cốt liệu dùng chế tạo bê tông và vữa

- Mẫu thử được đổ vào phễu chứa, đặt thùng đong dưới cửa quay, miệng thùng cách cửa quay 100mm theo chiều cao Xoay cửa quay cho vật liệu rơi tự do xuống thùng đong cho tới khi thùng đong đầy có ngọn Dùng thanh gỗ gạt bằng mặt thùng rồi đem cân

Hình 2.9 Thí nghiệm thể tích xốp của cát Bảng 2.22: Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của cát

Lần

TN

Thể tích thùng đong

(cm 3 )

Khối lượng thùng đong (g)

Khối lượng thùng đong + cát (g)

Khối lượng thể tích xốp (g/cm 3 ) Thí

nghiệm

Trung bình

1,369

2.3.2.4 Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của cát theo TCVN 7572-4:2006

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích và độ hút nước của cốt liệu có kích thước không lớn hơn 40 mm, dùng chế tạo bê tông và vữa Khi cốt liệu lớn có kích thước hạt lớn hơn 40 mm áp dụng TCVN 7572-5 : 2006[7]

Tiến hành thí nghiệm

Các mẫu cốt liệu sau khi lấy và chuẩn bị được ngâm trong các thùng ngâm mẫu trong 24 giờ ± 4 giờ ở nhiệt độ 27 oC ± 2 oC Trong thời gian đầu ngâm mẫu, cứ khoảng từ 1 giờ đến 2 giờ khuấy nhẹ cốt liệu một lần để loại bọt khí bám trên bề mặt hạt cốt liệu

Làm khô bề mặt mẫu (đưa cốt liệu về trạng thái bão hoà nước, khô bề mặt)

Đối với cốt liệu lớn

Vớt mẫu khỏi thùng ngâm, dùng khăn bông lau khô nước đọng trên bề mặt hạt

cốt liệu

Đối với cốt liệu nhỏ

Nhẹ nhàng gạn nước ra khỏi thùng ngâm mẫu hoặc đổ mẫu vào sàng 140 p,m Rải cốt liệu nhỏ lên khay thành một lớp mỏng và để cốt liệu khô tự nhiên ngoài không khí Chú ý không để trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời Có thể đặt khay mẫu dưới quạt nhẹ hoặc dùng máy sấy cầm tay sấy nhẹ, kết hợp đảo đều mẫu Trong thời gian chờ cốt liệu khô, thỉnh thoảng kiểm tra tình trạng ẩm của cốt liệu bằng côn thử và que chọc theo quy trình sau: đặt côn thử trên nền phẳng, nhẵn không thấm nước Đổ đầy cốt liệu qua phễu vào côn thử, dùng que chọc đầm nhẹ 25 lần Không đổ đầy thêm cốt liệu vào côn Nhấc nhẹ côn lên và so sánh hình dáng của khối cốt liệu với các dạng cốt liệu chuẩn

Ngay sau khi làm khô bề mặt mẫu, tiến hành cân mẫu và ghi giá trị khối lượng (m1).Từ từ đổ mẫu vào bình thử Đổ thêm nước, xoay và lắc đều bình để bọt khí không còn đọng lại Đổ tiếp nước đầy bình Đặt nhẹ tấm kính lên miệng bình đảm bảo không còn bọt khí đọng lại ở bề mặt tiếp giáp giữa nước trong bình và tấm kính

Dùng khăn lau khô bề mặt ngoài của bình thử và cân bình + mẫu + nước + tấm kính, ghi lại khối lượng (m2)

Đổ nước và mẫu trong bình qua sàng 0,14mm đôi với cốt liệu nhỏ và qua sàng 5

mm đối với cốt liệu lớn Tráng sạch bình đến khi không còn mẫu đọng lại Đổ đầy nước vào bình, lặp lại thao tác đặt tấm kính lên trên miệng, lau khô mặt ngoài bình thử Cân và ghi lại khôi lượng bình + nước + tấm kính (m3)

Sấy mẫu thử đọng lại trên sàng đến khôi lượng không đổi Để nguội mẫu đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm, sau đó cân và ghi khối lượng mẫu (m4)

Bảng 2.23: Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của cát

Khối lượng riêng của mẫu (g/cm3)